52648材料成形基本原理遒习题解答第4章答案_第1页
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文档简介

1.试述等压时物质自由能G随温度上升而下降以及液相自由能GL随温度上升而下降的斜率大于固相GS的答：(1G 尔关系式

dF(x,yF

Fdxydy y

得

G

G

G

G T

PdG

GdP=0

G SL＞SS

T

G T P

P即液相自由能GL随温度上升而下降GS的斜率。24-1及式（4-6）ΔT是影响凝固ΔG的决定因素。答：过冷度ΔT 是影响凝固相变驱动力ΔG的决定因素的理由如下：GVTm表示液-固平衡凝固点T>Tm时，ΔG=Gs-GL﹥0，此 T=Tm时，ΔG=Gs-GL=0，此 T<Tm时，ΔG=Gs-GL＜0，此时 所以ΔG即为相变驱动力。

G

H

TVTm（其中：ΔHm—熔化潜热，ΔT(TmT—过冷度素。（1）r＜r*Gr（晶体半径）增大而升高（r=r*时，产生的晶核处于介稳状态，微小晶体既可消散也可生长；r＞r*Gr增大而降低（ΔG虽在一定范围仍为正值，r增大而减小ΔG*的意义如下：由形核功的：

V G

Sm SL

HmT

（均质形核

=163T 23coscos3 LS S

（非均质形核 THm ΔG*∝ΔT－2，ΔTΔG*越大，ΔT→0时，ΔG*→∞（形核能垒趋于无穷大1819

2

2SLVsHm

r*=2SLVS2

V HVm

V G

3 Sm

SL

mT163T 223coscos3* LS

THm 积小得多时便可达到临界晶核半径。ΔG1(23coscos3)G

23coscos30~1之间变化（4-1所示4 ΔGf()显然接触角

hoho

首先，非均质形核必须满足在液相中分布有一些杂质颗粒或铸型表面来提供形核基底。其次，接触角 180180G*=ΔG* acaN （aN—结晶相点阵间隔，aC—杂质点阵间隔δσSC4-11G*G*稍许增大使501001022倍。由此也可以推论，非均质形核的形核率可SS力学性质，即结晶物质的熔融熵

（Hm（

~f为单个原子的熔融熵-（或略Sm的Sm更高的物质（C、Si等非金属，及一些金属间化合物）为光滑界面。H~H mkTmJackson-值时相对自由能与界面原子占据2＜5时，ΔFSx中心位置的两旁（x=0或x=1处有一定距离）晶体生长的固-液界面结构，也具有重要影响。对于密排晶面，η/ν值是高的，对于非密排晶面，η/ν值是低值越小。这说明非密排晶面作为晶体表面（固-液界面）时，微观界面结构容易成为粗糙界面。举例来看，若将=2

=0.5同时代入判别式，单个原子的熔融熵为：

Hmk/~ ~2k

4k，对于一摩尔，熔融熵

粗糙度减小，容易形成光滑界面。浓度小的物质结晶时，界面生长易按台阶的侧面扩展方式进行（固-液界面原子层厚度小，从而即使＜2液界面也可能有光滑界面结构特征。易程度的差别，奥氏体生长过程仍具有轻微的各向异性趋势，其低指数面的<100>，生长过程具有（1）只有依靠在界面上出现台阶，然后从液相扩散来的原子沉积在台阶边缘，依靠台阶向侧面生长“侧面生长R1与实际过冷度ΔT1RDHmT （D为原子的扩散系数，R为气体常数，μ1为常数1R

b二维晶核台阶生长的速度

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